INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME ZACATENCO)
Ingeniería Eléctrica Laboratorio de Química Básica Nombre: Méndez Quiróz Gaspar Práctica Número 2 “ESTADO SÓLIDO (CRISTALES)” Grupo: 1EM5 Equipo: 4 Integrantes: Apellido paterno: Méndez Díaz Monterrosas Pichardo
Apellido materno: Quiróz Rodríguez Hernández Sánchez
Nombre(s): Gaspar Irving Eduardo Sergio
Profesor(a): Aline Marina Ortega Martínez Fecha de realización de la práctica: 29/Enero/2015 Fecha de entrega del reporte: 12/Febrero/2015
PRÁCTICA No. 2 ESTADO SÓLIDO (CRISTALES) Objetivo: El alumno identificará los diferentes sistemas de cristalización. Consideraciones teóricas: Generalidades. Las sustancias sólidas se clasifican con frecuencia en cristalinas y amorfas. Un sólido cristalino es aquel en el cual las unidades estructurales constituyentes se disponen según una configuración geométrica definida, característica de la sustancia. Los amorfos por otra parte, aunque poseen muchos atributos de un sólido, como la forma definida, rigidez y dureza, sus partículas no muestran un agrupamiento configuracional definido, por esa razón no se consideran verdaderos sólidos. Los sólidos cristalinos difieren de los amorfos en varios aspectos: un material cristalino puro (por ejemplo hielo, cloruro de sodio) tiene un punto de fusión definido; mientras que cuando se calienta un sólido amorfo éste se ablanda gradualmente y se vuelve fluido en un rango de temperatura; además, las superficies de una sustancia amorfa no exhiben en general caras ni ángulos definidos como los que aparecen en los sólidos cristalinos. Propiedades de los cristales. En un sólido cristalino los átomos, iones o moléculas se encuentran ordenados en arreglos tridimensionales bien definidos. Estos sólidos tienen por lo regular superficies planas, o caras, que forman ángulos definidos entre una y otra. Las pilas ordenadas de partículas que producen estas
caras también ocasionan que los sólidos tengan formas muy regulares. El cuarzo y el diamante son sólidos cristalinos.
Celda unitaria. Una celda unitaria es la unidad estructural básica que se repite en un sólido cristalino. Cada esfera representa un átomo, ion o molécula y se denomina punto reticular. En muchos cristales este punto en realidad no contiene tal partícula; en su lugar, puede haber varios átomos, iones o moléculas distribuidos en forma idéntica alrededor de cada punto reticular. Sin embargo, para simplificar se supone que cada punto reticular está ocupado por un solo átomo. Este es el caso para la mayoría de los metales. Cada solido cristalino se representa con uno de los siete tipos de celdas unitarias. La geometría de la celda unitaria cubica es particularmente simple porque todos los lados y ángulos son iguales. Cualquiera de las celdas unitarias, al reproducirlas en el espacio tridimensional, forman una estructura reticular característica de un sólido cristalino. Redes de Bravais. Existen 230 formas cristalinas posibles, en base a su simetría estas 230 formas se agrupan en 32 clases, que a su vez están incluidas en siete sistemas (siete diferentes clases de celdas unitarias). Todos los cristales que pertenecen a un sistema particular, se caracterizan por el hecho de que aunque a veces carecen de algún elemento de simetría, se hayan referidos a un conjunto particular de ejes cristalográficos que difieren de un sistema a otro en longitud e inclinación entre sí, los sistemas cristalinos son los siguientes: Cúbico. Tetragonal.
Hexagonal. Rómbico. Romboédrico. Monoclínico. Triclínico. Polimorfismo.
El polimorfismo se presenta en sustancias que pueden poseer estructuras diferentes aún cuando sus composiciones sean iguales. Los polimorfos son 2 o más tipos de cristales que tienen la misma composición; por ejemplo, el grafito y el diamante son dos polimorfos del Carbón, el Azufre se puede representar como una estructura rómbica y monoclínica. Método de Laue de análisis por rayos X. Max Von Laue sugirió que un cristal es un ordenamiento de átomos separados a intervalos de unos 10 -8 cm y por ese motivo constituía una rjeilla de difracción de rayos X tridimensional. También predijo que si un haz heterogéneo de rayos X se dirige contra un cristal y se coloca detrás del mismo una placa fotográfica, se obtendrán una serie de manchas dispuestas geométricamente alrededor del centro del haz, a partir de esta información se puede determinar el tipo de red cristalina. Método de Bragg de análisis cristalino. Los Bragg observaron que un cristal se encuentra formado por una serie de planos atómicos de igual espacio entre sí y que pueden emplearse no sólo como una rejilla de transmisión, sino también como planos de reflexión.
Cuando un haz de rayos X choca contra los átomos que forman éstos planos se disfractura de manera que produzca una interferencia o un refuerzo del haz difractado en el primer plano y el haz total de reflexión se comporta como si hubiese sido reflejado en la superficie del cristal. La ecuación de Bragg
La ecuación anterior relaciona directamente la longitud de onda (λ) de los rayos X, el orden de reflexión (n) con la distancia interplanar (d) y el ángulo de reflexión (θ).
Material y reactivos:
Material: -1 -5 -1 -1
lupa. vidrios de reloj. espátula. microscopio.
Reactivos: -Sulfato de Cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O). -Cloruro de Sodio (NaCl). -Permanganato de Potasio (KMNO4). -Dicromato de Potasio (K2Cr2O4). -Yoduro de Potasio (KI).
-Sulfato de Niquel (NiSO4). -Silicio (Si).
Desarrollo experimental: Procedimiento. En vidrios de reloj se coloca una pequeña muestra de las siguientes sustancias: Cloruro de Sodio, Permanganato de Potasio, Sulfato de Cobre, Dicromato de Potasio y Yoduro de Potasio. Observar cada una de las muestras: a) A simple vista. b) Con la lupa. c) Con el microscopio.
Cuestionario: 1. Reportar los siguientes datos: Sustan cia NaCl KMNO4
Color
Forma de los cristales Blanco Cubo Morado Prisma metálic rectangular o CuSO4.H Azul Rombo 20 K2Cr2O7 Naranj Prisma a rectangular KI Blanco Cubo NiSO4 Azul Rombo turques a Si Platead Rombo o
Sistema de cristalización Cúbico Tetragonal
Rómbico Triclínico Monoclínico Rómbico
Rómbico
2. Consultando la bibliografía, indique los sistemas de cristalización a que pertenece cada sustancia. Sustancia NaCl KMNO4 CuSO4.H20 K2Cr2O7 KI NiSO4 Si
Sistema de cristalización teórico Cúbico Ortorrómbico Triclínico Triclínico Cúbico Tetragonal Rómbico
3. Compare los resultados experimentales con los teóricos y establezca sus conclusiones. Solo hubo concordancia en el Cloruro de Sodio (NaCl) y en el Sulfato de Cobre pentahidratado (CuSO4.H20) lo que demuestra nuestra clara falta de experiencia al momento de identificar sistemas cristalinos, además también nos permite notar que llevar el llevar a cabo éste procedimiento no es tan sencillo como uno piensa que sería. Observaciones: Ésta práctica fue realmente innovadora, puesto que en lo personal no había tenido la oportunidad de observar algún cristal en el pasado. Algunos de los cristales eran más grandes de lo que se podría pensar ya que incluso sin la lupa se podía apreciar su forma perfectamente, aunque en algunos como el Permanganato de Potasio fue necesario verlos a través del microscopio, sin embargo aunque eran apreciables, resultaba difícil diferenciar sus formas y más aún el indicar su sistema de cristalización por primera vez.
Conclusiones:
Es interesante el poder notar que los sistemas cristalinos que pensamos que pertenecían a los cristales que observamos fueron en su mayoría erróneos, solo pudimos acertar en el caso del Cloruro de Sodio, el cual era muy fácil de notar, y el Dicromato de Potasio, aunque esto es un tanto comprensible debido a que muchos de nosotros nunca habíamos visto un cristal (o no sabíamos que determinadas sustancias eran en realidad cristales) y nos resultaba difícil el poder diferenciarlos.
Bibliografía: Título: Química. Décima Edición. Autor(es): Raymond Chang. Editorial: McGraw-Hill. Páginas consultadas: 473-480.
Título: Química. La ciencia central. Onceava edición. Autor(es): Theodore L. Brown. H. Eugene LeMay, Jr.
Bruce E. Bursten. Catherine J. Murphy. Patrick Woodward. Editorial: Prentice Hall. Páginas consultadas: 458-461.
Título: Química. Un curso moderno. Autor(es): Sharon J. Sherman Editorial: MERRILL Páginas consultadas: 320-327.
